JP2011166926A

JP2011166926A - モータ

Info

Publication number: JP2011166926A
Application number: JP2010026256A
Authority: JP
Inventors: Rikiya Taniguchi; 力也谷口; Tsutomu Michioka; 力道岡; Tetsuya Ikutani; 徹也幾谷; Kimihiro Asahata; 公宏麻畠
Original assignee: Daihatsu Motor Co Ltd
Current assignee: Daihatsu Motor Co Ltd
Priority date: 2010-02-09
Filing date: 2010-02-09
Publication date: 2011-08-25

Abstract

【課題】ロータやステータのコアを圧粉磁心で形成した場合に、簡単な構成により、遠心力や磁気的な吸引力等に対して、コアを確実に保持できるようにする。
【解決手段】ロータ１のコア２が圧粉磁心により形成される場合、コア２の外周部に嵌まる環状の外周保持部材３と、コア２の内周側に嵌まりコア２を内周側から外周側に付勢する環状の付勢手段６とを備え、コア２の外周部を外周保持部材３で保持し、付勢手段６によってコア２を内周側から外周側に付勢した状態に保持し、簡単な構成により、遠心力等によって圧粉磁心が外周側に圧縮されてコア２が変形してもコア２を確実に保持する。
【選択図】図１

Description

この発明は、モータの圧粉磁心で形成されるロータまたはステータのコアの保持構造に関する。

従来、アキシャルギャップ構造のモータは、ロータとステータがモータ軸方向にギャップを設けて対向配置した構成であり、とくにそのロータのコア（磁極も含む）については、積層鋼板に代えて圧粉磁心で形成することが提案されている（例えば特許文献１参照）。

この場合、圧粉磁心のコアで構成されるロータは、例えば環状のホルダに扇形に形成された各分割コアの圧入部分に圧粉磁心を圧入して環状のコアを形成することが考えられるが、このようにすると、圧粉磁心の圧入面に過大なせん断応力が発生し、圧粉磁心の磁性材粉末の結合が崩れて圧粉磁心が破損する可能性がある。

そこで、特許文献１には、非磁性体の環状のホルダに積層鋼板の磁性体を挟んで圧粉磁心で形成した扇形の各分割コアを環状に配設して環状のコアを形成し、その外周部にリング部材を嵌め、かしめ等で前記リング部材を固定してコアを環状に保持することが提案されている。

特開２００８−２７８６４９号公報

前記したアキシャルギャップ構造のモータのロータに限らず、種々のモータのロータやステータの圧粉磁心で形成されるコアは、一般に、圧縮応力には強いが、引張応力や曲げ応力には弱い特性がある。そのため、特許文献１に記載のようにリング部材等でコアを外周側から保持することは、遠心力によるコアの分解等を防止する点で好適である。

しかしながら、とくにロータの圧粉磁心のコアの場合、前記リング部材等をコアの外周側に嵌めて遠心力に抗するようにしたとしても、ロータの回転が速くなって遠心力が大きくなると、圧粉磁心はヤング率が低く変形し易いため、遠心力に基づき、圧粉磁心がさらに圧縮され、外周方向に押付けられて縮むようになる。この圧粉磁心の外周側への縮みによりコアの内周側に圧粉磁心と前記ホルダと隙間が生じ、コアを保持維持できなくなるおそれがある。

また、圧粉磁心のコアを確実に保持するため、ハウジング等の補強部材で圧粉磁心を囲んで遠心力等によってはコアが崩れないようにすることが考えられるが、このように構成した場合、補強部材が必要になるだけでなく、補強部材と圧粉磁心のコアのヤング率が異なることにより、遠心力によって両者の変形量に差が生じ、この差に基づき、圧粉磁心のコアにミクロなスリップ（ハウジング部材とコアが相対的に径方向に微小にずれて振動する現象）が発生し、コアの磨耗等が発生する問題がある。

なお、ラジアルギャップ構造のモータにおいても、とくにロータのコアを圧粉磁心で形成すると、前記と同様の問題が生じる可能性がある。

また、ステータは回転することはないが、ステータのコアをロータのコアと同様に圧粉磁心で形成する場合には、ステータのコアも変形し易く、ステータのコアにもロータのコアと同様の対策を施すことが望まれる。

本発明は、ロータやステータのコアを圧粉磁心で形成した場合に、簡単な構成により、遠心力や磁気的な吸引力等に対して、コアを磨耗等なく確実に保持することを目的とする。

上記した目的を達成するために、本発明のモータは、ロータ、ステータの少なくともいずれか一方のコアが圧粉磁心により形成され、前記コアの外周部に嵌まる環状の外周保持部材と、前記コアの内周側に嵌まり前記コアを内周側から外周側に付勢する環状の付勢手段とを備えたことを特徴としている（請求項１）。

また、本発明のモータの前記付勢手段は、可撓性を有し前記コアの内周面に沿うＣリングと、該Ｃリングの内周側に圧入されて前記コアを外周方向に付勢する環状の内周保持部材とを含むこと特徴としている（請求項２）。

請求項１の発明の場合、圧粉磁心で形成されるコアは、外周部が環状の外周保持部材で保持され、さらに、環状の付勢手段によって内周側から外周側に付勢された状態で保持される。この場合、コアがその内周側の環状の付勢手段によって内周側から外周側に付勢された状態で保持されるので、磁気的な吸引力や振動等の外力が発生してもコアの内周側とそれを保持する環状の付勢手段との間に隙間は発生しない。しかも、上記外力によるコアと付勢手段との相対的な動きの差に基づくミクロなスリップが生じないので、圧粉磁心のコアに磨耗等が生じることもない。

そのため、ロータやステータのコアを圧粉磁心で形成した場合に、簡単な構成により、遠心力等によって圧粉磁心が外周側に圧縮されてコアが変形してもコアを磨耗等なく確実に保持することができる。

請求項２の発明の場合、前記付勢手段は、可撓性を有するＣリングを挟んで内周保持部材をコアの内周側に圧入する極めて簡単な圧入構造である。しかも、圧入時等に内周保持部材はコアに直接に接触することなくＣリングに沿って移動し、内周保持部材の圧入や遠心力等による内周保持部材の移動によってコアの圧粉磁心が崩れたり破損したりすることがない利点もある。

本発明の一実施形態のロータの分解状態の斜視図である。図１のロータの組み付けられた状態を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は部分切断側面である。図１のロータの組み付け方法を説明する部分断面図である。図１のロータを備えたアキシャルギャップ構造のモータの部分断面図である。図４の一部の拡大図である。図４のステータの分解状態の斜視図である。

つぎに、本発明をより詳細に説明するため、アキシャルギャップ構造のモータに適用した本発明の一実施形態について、図１〜図６を参照して詳述する。

まず、本発明を適用したロータについて、図１〜図５を参照して説明する。

図１は分解状態のロータ１の斜視図であり、ロータ１の環状のコア２は圧粉磁心で形成された複数個の分割コア２１を環状に配設して形成される。分割コア２１は中央部が凸状の磁極２１ａであり、その両側が磁極２１ａを繋ぐコア部２１ｂである。

そして、環状のコア２は例えば非磁性体（磁性体でもよい）のリング状（環状）の外周保持部材３に嵌め込まれ、換言すれば、環状のコア２の外周部に外周保持部材３が嵌り、これによってコア２は外周側から環状の形状に保持される。なお、外周保持部材３は、所定幅の帯状の非磁性体をリングに加工して形成され、リングの一側側（図１の左側）の各分割コア２１の継ぎ目の位置の部分に内周向きの係止爪３１が形成され、リングの他側は各分割コア２１の抜け止めを図るため、必要に応じて全周又は部分的に内側に折り曲げられている。そして、各分割コア２１は図の左側から外周保持部材３に環状に配設するように嵌め込まれ、各係止爪３１により、各分割コア２１の継ぎ目の位置の部分が押さえ付けた状態に係止される。

このようにして環状のコア２を外周保持部材３に嵌め込んだ後、コア２の内側に嵌るＣリング４を用意する。Ｃリング４は可撓性を有する一定の幅のばね材からなる。また、Ｃリング４の内周側に嵌まる環状の内周保持部材５も用意する。内周保持部材５は、Ｃリング４と略同じ幅のリング部５１と、その一方の端縁側（図１では右の端縁側）の全周に形成されたつば部５２を備え、リング部５１の一部に図示省略したモータ軸のガイド溝に嵌入するガイド突起５１ａが形成されている。

ところで、Ｃリング４はその切れ目の部分４１が比較的狭い基準の状態で略コア２の内周側に嵌入する径状に形成され、内周保持部材５のリング部５１は、Ｃリング４より遠心力による縮みの締め代を考慮した大きさだけ大径に形成されている。なお、前記締め代は部品の寸法誤差等も考慮して設定される。

そして、Ｃリング４をコア２の内周側にいわゆる摺動プレートとして嵌め、内周保持部材５を、つば部５２の反対側の他方の端縁から、Ｃリング４の内側にＣリング４に沿って滑らせて圧入し、付勢手段６をコア２の内周側に嵌めてロータ１を組み付けることにより、Ｃリング４および内周保持部材５が本発明の環状の付勢手段６を形成する。

図２の（ａ）、（ｂ）は上記のようにして組み付けられたロータ１を示し、付勢手段６は、内周保持部材５の締め代に基づくＣリング４の可撓性により、コア２を内周側から外周側に付勢する。そして、コア２は、外周保持部材３によって外周側から環状の形状に保持されるとともに、付勢手段６により内周側から外周側に付勢された状態で保持される。なお、ロータ１の軽量化を図るため、図２（ｂ）から明らかなように、各分割コア２１は磁極２１ａの背面側（裏面側）が空洞になっている。

図３は付勢手段６をコア２の内周側に嵌めてロータ１を組み付ける具体例を示し、付勢手段６をコア２の内周側に嵌める際、各分割コア２１の磁極２１ａの面（磁極面）が治具７の平らな面上に位置するように、コア２をいわゆる裏返しの状態で治具７に載せ、コア２の背面（裏面）側から付勢手段６のＣリング４、内周保持部材５を圧入する。このようにすると、圧粉磁心の形状のバラツキが大きく、各分割コア２１の磁極２１ａの高さにバラツキがある場合にも、各分割コア２１の磁極２１ａの面は平坦になり、組み付けられたロータ１の磁極面の平面度を確保できる。

図４はロータ１を備えた本実施形態のアキシャルギャップ構造のモータ８を示し、モータ８は、磁極２１ａが図４の右側を向くようにモータ軸９に取り付けられたロータ１と、ロータ１に対向するように設けられたステータ１０とを備える。

モータ軸９はロータ１の取り付け位置の部分につば部９１が形成され、このつば部９１がロータ１の内周側に嵌入してロータ１がモータ軸９に取り付けられる。

ステータ１０は環状のコア１１を備える。このコア１１は、分割コア２１と同様に圧粉磁心で形成された複数の分割コア１２からなり、ロータ１の磁極２１ａに対向する各分割コア１２の磁極１２ａに励磁用のコイル（図示せず）が集中巻きされる。なお、ステータ１０の外周部には後述する外周保持部材１３が嵌められている。

そして、圧粉磁心で形成されたロータ１は、高速回転によって大きな遠心力が発生し、圧粉磁心が外周方向に圧縮されても、遠心力によるコア変形よりも大きな締め代でコア２が内周側から外周側に付勢されているので、コア２の内周側とそれを保持する環状の付勢手段６との間にモータ８の径方向の隙間が発生しない。そのため、圧入構造の極めて簡単な構成により、ロータ１の回転に伴う遠心力によって圧粉磁心が外周側に縮んでもそのコア２は確実に保持される。その結果、モータ８は、高速回転が可能になって出力が増大する。

また、ロータ１は、付勢手段６によるコア２の保持構造が圧入によって実現するため、組み付け作業が簡単になり、その結果、モータ８の生産性が向上し、そのモータ性能の管理も容易になる。

また、付勢手段６の内周保持部材５は、Ｃリング４の内側にＣリング４に沿って滑らせて圧入されるので、コア圧入面を直接擦らない。そのため、内周保持部材５の圧入時のコア２の破損等を防止できる。

さらに、ロータ１を製造する際、前記したようにコア２をいわゆる裏返しの状態で治具７に載せ、コア２の背面（裏面）側から付勢手段６のＣリング４、保持部材を圧入することにより、組み付けられたロータ１の磁極面の平面度を確保できる。しかも、ロータ１、ステータ１０間のギャップを小さくすることができ、モータ８のモータ出力や効率を向上できる利点もある。

また、ロータ１は、遠心力によりモータ８の径方向に伸縮するコア２を、相対動きのない外周部および内周部だけで保持する構造であり、その結果、ロータ１は径方向のミクロなスリップによる磨耗を生じることがなく、耐久信頼性が向上する。

図５は図４の２点破線で囲まれた部分Ａを拡大して示し、付勢手段６の内周保持部材５を圧入する際に、つば部５２とコア２と間にモータ軸方向に適当な隙間δを設けると、モータ軸方向のミクロなスリップによる磨耗を防止できる。このようにすることは、とくに、本出願人の既出願（特願２００９−０１１５２３）等の立体的な磁路が形成されるアキシャルギャップ構造のモータのロータに適用した場合に効果的である。なお、隙間δは場合によっては設けなくてもよい。

つぎに、モータ８のステータ１０について、図４および図６を参照して説明する。

本実施形態においては、ステータ１０にも本発明を適用する。

図６は分解状態のステータ１０の斜視図であり、ステータ１０の環状のコア１１は圧粉磁心で形成された複数個の分割コア１２を環状に配設して形成される。分割コア１２は中央部の磁極１２ａが扇型の平板状のコア部１２ｂに載置された構成である。

そして、環状のコア１１の外周部に一実施形態のロータ１の外周保持部材３に相当する外周保持部材１３が嵌り、これによってコア１１は外周側から環状の形状に保持される。

このようにして環状のコア１１を外周保持部材１３に嵌め込んだ後、コア１１の内側に嵌るＣリング１４および、Ｃリング４の内周側に嵌まる環状の内周保持部材１５を用意する。Ｃリング１４、内周保持部材１５は、一実施形態のロータ１のＣリング４、内周保持部材５に相当して本発明の環状の付勢手段１６を形成し、コア１１の内周側の径に合せてＣリング４、内周保持部材５より径大である。なお、Ｃリング１４は、ロータ１のＣリング４と同様に切れ目の部分１４１が比較的狭い基準の状態で略コア１１の内周側に嵌入する径状である。また、内周保持部材１５は、ロータ１のリング部５１、つば部５２と同様のリング部１５１、つば部１５２を備え、Ｃリング１４より磁気的な吸引力や振動等の外力に対してコア１１を保持させるための締め代を考慮した大きさだけ大径に形成されている。

そして、Ｃリング１４をコア１１の内周側にいわゆる摺動プレートとして嵌め、内周保持部材１５を、つば部１５２の反対側の他方の端縁から、Ｃリング１４の内側にＣリング１４に沿って滑らせて圧入し、付勢手段１６をコア１１の内周側に嵌めてステータ１０が組み付けられる。

このようにして形成されたステータ１０を備えた図４のモータ８においては、ステータ１０は回転することはないが、付勢手段１６によってコア１１が内周側から外周側に付勢されているので、磁気的な吸引力や振動等の外力に対してもコア１１の内周側とそれを保持する環状の付勢手段１６との間、およびコア１１と外周保持部材１３との間に、それぞれコア１１を圧縮する力が残存してコア１１を保持する力を作用させることができ、圧入構造の簡単な構成により、コア１１を確実に保持することができる。

そして、モータ８はロータ１およびステータ１０の少なくともいずれか一方のコア２、１１を圧粉磁心で形成してよく、とくにロータ１およびステータ１０の両方のコア２、１１を圧粉磁心で形成すると、ロータ１およびステータ１０を同様の部品の同じような組み付け作業で形成することができ、モータ８の組み付け作業が一層簡単になってモータ８の生産性が飛躍的に向上する。

そして、本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行なうことが可能であり、例えば、付勢手段６、１６は、Ｃリング４、１４と内周保持部材５、１５を用いた圧入構造の構成に限るものではなく、コア２、１１の内周側に嵌まりコア２、１１を内周側から外周側に付勢する種々の構造の構成であってよい。

また、本発明は、ラジアルギャップ構造のモータのロータ、ステータにも同様に適用することができ、種々の用途のアキシャルギャップ構造、ラジアルギャップ構造のモータのロータ、ステータに適用することができる。

１ロータ
２、１１コア
３、１３外周保持部材
４、１４Ｃリング
５、１５内周保持部材
６、１６付勢手段

Claims

ロータ、ステータの少なくともいずれか一方のコアが圧粉磁心により形成され、
前記コアの外周部に嵌まる環状の外周保持部材と、
前記コアの内周側に嵌まり前記コアを内周側から外周側に付勢する環状の付勢手段とを備えたことを特徴とするモータ。
請求項１に記載のモータにおいて、
前記付勢手段は、可撓性を有し前記コアの内周面に沿うＣリングと、該Ｃリングの内周側に圧入されて前記コアを外周方向に付勢する環状の内周保持部材とを含むこと特徴とするモータ。